Η δαπάνη ενέργειας και χρημάτων που απαιτείται από τη λειτουργία ενός γεωθερμικού συστήματος κλιματισμού έναντι σε ένα συμβατικό σύστημα θέρμανσης με πετρέλαιο, και ψύξης με κλιματιστικά, ανέρχεται μειωμένη κατά 60% ετησίως. Αυτό συμβαίνει κυρίως διότι η θερμοκρασία του υπεδάφους είναι πολύ κοντινή στην επιθυμητή θερμοκρασία του εσωτερικού του κτιρίου. Έτσι, όταν χρησιμοποιείται γεωθερμία σε σπίτι, είναι ευκολότερο να θερμανθεί το κτίριο το χειμώνα και να ψυχθεί το καλοκαίρι.
Για να μπορέσει να επιτευχθεί η αναμενόμενη μέγιστη εξοικονόμηση ενέργειας κατά τη λειτουργία του γεωθερμικού συστήματος κλιματισμού, θα πρέπει να δίνεται η δέουσα σημασία στις παραμέτρους οι οποίες επηρεάζουν την απόδοση του συστήματος. Οι παράμετροι αυτές αφορούν το σχεδιασμό και τη συνδεσμολογία του συστήματος.
Ένα γεωθερμικό σύστημα κλιματισμού ανοικτού κυκλώματος, εκμεταλλεύεται τη θερμοκρασία του υπογείου νερού μέσω υδρογεωτρήσεων. Συνήθως απαιτούνται δύο υδρογεωτρήσεις, εκ των οποίων η μία χρησιμοποιείται ως υδρογεώτρηση άντλησης του νερού, και η δεύτερη χρησιμοποιείται ως υδρογεώτρηση επανεισαγωγής του υπογείου νερού στον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα από όπου προήλθε, μετά την ενεργειακή του εκμετάλλευση. Ανάλογα με την ισχύ του συστήματος προκύπτει και η ζητούμενη παροχή του νερού.
Είναι απαραίτητο να έχουν μελετηθεί εξ’ αρχής στατιστικά στοιχεία της περιοχής σχετικά με τη διαθέσιμη παροχή υπογείου νερού στη θέση του έργου, ή να έχουν διερευνηθεί τυχόν κοντινές υδρογεωτρήσεις για να βεβαιωθεί το εκτιμώμενο ποσό αντλούμενου νερού. Κατόπιν, θα γίνει ο ακριβής σχεδιασμός του συστήματος.
Αν τελικά μετά την πραγματοποίηση της γεώτρησης προκύψει ότι η διαθέσιμη παροχή νερού είναι μικρότερη από την απαιτούμενη, τότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλαπλές γεωθερμικές αντλίες θερμότητας συνδεδεμένες εν σειρά. Με τον τρόπο αυτό η συνολική απαιτούμενη παροχή μειώνεται.
Βέβαια στην περίπτωση αυτή αλλοιώνεται η θερμοκρασία εισόδου του νερού στις επιμέρους μονάδες και μειώνεται κατ’ άτι η απόδοση του συστήματος. Τη μείωση αυτήν όμως την αντισταθμίζει το γεγονός ότι το σύστημα πλέον θα λειτουργεί ως inverter λόγω των πολλαπλών συμπιεστών που θα διαθέτει, με αποτέλεσμα την απόλυτη προσαρμογή στην απαιτούμενη ισχύ κάθε στιγμή.
Ένας τρόπος να αυξηθεί η απόδοση του γεωθερμικού συστήματος ανοικτού κυκλώματος, είναι να χρησιμοποιηθεί σύστημα inverter στην υποβρύχια αντλία. Με τον τρόπο αυτό θα ρυθμίζεται επακριβώς η αντλούμενη παροχή σύμφωνα με τη ζήτηση και θα αποφεύγεται το υδραυλικό πλήγμα. Ακόμη, πρέπει να δοθεί προσοχή στη θέση που θα έχει η γεώτρηση εμπλουτισμού σε σχέση με τη γεώτρηση άντλησης. Η γεώτρηση εμπλουτισμού [επανεισαγωγής], θα πρέπει να τοποθετηθεί κατά το δυνατόν μακριά από τη γεώτρηση άντλησης, ώστε να μειωθεί η πιθανότητα της υπερβολικής θερμικής αλληλεπίδρασης.
Ένας άλλος παράγοντας ο οποίος επηρεάζει την απόδοση του γεωθερμικού συστήματος κλιματισμού στα ανοικτά κυκλώματα, είναι το αν το σύστημα είναι άμεσου ή έμμεσου βρόχου. Ο παράγοντας αυτός καθορίζεται από την ποιότητα του αντλούμενου νερού.
Το σύστημα που χρησιμοποιεί απευθείας στην εγκατάσταση το αντλούμενο νερό είναι σύστημα άμεσου βρόχου, ενώ το σύστημα που χρησιμοποιεί ενδιάμεσο εξοπλισμό προστασίας του εξοπλισμού [εναλλάκτη θερμότητας ανοξείδωτο ή τιτανίου] είναι το σύστημα έμμεσου βρόχου.
Για παράδειγμα, σε παραθαλάσσιες περιοχές, το αντλούμενο νερό είναι συνήθως υφάλμυρο, οπότε δε μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας στην εγκατάσταση λόγω των διαβρώσεων που θα προκαλέσει η υφαλμυρότητα.
Έτσι λοιπόν κατά το σχεδιασμό του γεωθερμικού συστήματος ανοικτού κυκλώματος πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα προτερήματα και τα μειονεκτήματα που εμφανίζει ένα σύστημα άμεσου βρόχου και ένα σύστημα έμμεσου βρόχου. Είναι γεγονός ότι ένα σύστημα άμεσου βρόχου παρουσιάζει μικρότερο κόστος επένδυσης, αλλά μεγαλύτερο κόστος συντήρησης του εξοπλισμού.
Επιπλέον, συνήθως ένα τέτοιο σύστημα εμφανίζει μικρότερο χρόνο ζωής έναντι σε ένα σύστημα έμμεσου βρόχου. Αντιθέτως, το σύστημα έμμεσου βρόχου, εμφανίζει μεγαλύτερο κόστος επένδυσης, μικρότερο κόστος συντήρησης και μεγαλύτερο χρόνο ζωής.
Αναφορικά με την απόδοση των συστημάτων αυτών, είναι γεγονός ότι το έμμεσο σύστημα παρουσιάζει μικρότερες αποδόσεις από το άμεσο σύστημα, με σχεδόν ίδια ηλεκτρική κατανάλωση, διότι η θερμοκρασία του νερού ανακυκλοφορίας είναι αλλοιωμένη σε σχέση με τη θερμοκρασία νερού άντλησης. Ωστόσο όμως το έμμεσο σύστημα δίνει το πλεονέκτημα ρύθμισης της θερμοκρασίας ανακυκλοφορίας στο δεύτερο βρόχο, καθώς και του καλύτερου αυτοματισμού σχετικά με την τελική λειτουργία του συστήματος.
Ένας ακόμη τρόπος ελέγχου και βελτιστοποίησης της απόδοσης του ανοικτού γεωθερμικού συστήματος, είναι ο σωστός καθορισμός των θερμοκρασιών που απαιτούνται στην ανακυκλοφορία του νερού στο εσωτερικό του κτιρίου, για τη θέρμανση και την ψύξη του. Ο καθορισμός αυτός συνδέεται με τη θερμοκρασία του υπογείου νερού, και με τις επενεργοποιήσεις των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας κατά τη λειτουργία του συστήματος.
Σε συνέχεια των παραπάνω, εξετάζοντας τη λειτουργία ενός γεωθερμικού συστήματος κλειστού κυκλώματος, θα πρέπει να δοθεί μεγάλη προσοχή στη διαστασιολόγηση του γεωσυλλέκτη, ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη απόδοση του συστήματος. Το συνηθέστερο λάθος στο οποίο υποπέφτει ένας μελετητής γεωθερμίας είναι ότι σχεδιάζει ένα σύστημα ψύξης στην Ελλάδα σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές. Λόγω του ότι οι Ευρωπαϊκές προδιαγραφές αναφέρονται σε συστήματα θέρμανσης, ένα σύστημα ψύξης δε λειτουργεί σωστά με αποτέλεσμα τις υψηλές καταναλώσεις ενέργειας επομένως και το υψηλό κόστος λειτουργίας. Το πρόβλημα αυτό διορθώνεται μελετώντας τις Αμερικάνικες προδιαγραφές οι οποίες αναφέρονται σε συστήματα ψύξης. Άρα λοιπόν πρέπει να δίνεται μεγάλη προσοχή στην ακριβή διαστασιολόγηση του γεωσυλλέκτη.
Ένα κλειστό κύκλωμα κάθετου βρόχου έχει καλύτερη απόδοση όταν χρησιμοποιούνται υλικά πολύ υψηλής θερμικής αγωγιμότητας κατά την τσιμέντωση του. Το ποσοστό του μπεντονίτη κατά την τσιμέντωση των γεωτρήσεων πρέπει να είναι περίπου 20% κατ’ όγκο του νερού, ώστε να έχει την καλύτερη απόδοση η κάθε οπή. Εκτός αυτού, είναι γεγονός πως εάν στο μίγμα τσιμέντωσης προστεθεί άμμος (πυριτική ή τοιχοποιίας), τότε το παραγόμενο μίγμα δύναται να έχει ακόμα και διπλή θερμική αγωγιμότητα σε σχέση με το απλό μίγμα μπεντονίτη.
Όταν ένα κλειστό κύκλωμα οριζόντιου βρόχου αποτελείται από σωληνώσεις διαμορφωμένες σε σπειροειδή μορφή, τότε δίνεται το πλεονέκτημα μεγαλύτερης απόδοσης από μικρότερο διαθέσιμο χώρο. Ένα άλλο μυστικό που έχει προκύψει από μελέτες είναι ότι η εφαρμογή ενός κωνικού συστήματος είναι πολύ πιο αποδοτική ενεργειακά από ότι η εφαρμογή ενός κωνικού συστήματος, και αυτό διότι βελτιώνεται η θερμική διάχυση στον κατακόρυφο άξονα του κάθε κώνου.
Η μελέτη της μακροχρόνιας λειτουργίας των γεωθερμικών συστημάτων, οδηγεί σε χρήσιμα συμπεράσματα τα οποία συνδυάζονται με βιβλιογραφικά στοιχεία, ώστε να προκύψουν περαιτέρω επεμβάσεις βελτιστοποίησης της απόδοσης τους και μέγιστης εξοικονόμησης ενέργειας κατά τη λειτουργία τους.